JP4797880B2 - 内燃機関用排気ガス浄化装置 - Google Patents

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Description

本発明は、ＥＧＲによってＮＯｘの発生を抑制する内燃機関用排気ガス浄化装置に関するものである。
従来の内燃機関用排気ガス浄化装置として、排気系におけるターボ過給機のタービンよりも上流から分流した排気ガスを吸気系におけるターボ過給機のコンプレッサよりも下流に循環させる高圧ＥＧＲと、排気系におけるタービンよりも下流から分流した排気ガスを吸気系におけるコンプレッサよりも上流に循環させる低圧ＥＧＲとを備えるものがある。そして、高圧ＥＧＲと低圧ＥＧＲを併用する併用領域と、低圧ＥＧＲのみを用いる低圧ＥＧＲ領域とを、負荷等に応じて切り替えている（例えば、特許文献１、２参照）。
また、ＥＧＲのＯＮ、ＯＦＦ時の吸入空気の変化量からＥＧＲ率を求め、制御量との相関を補正することで精度良くＥＧＲを制御するものが提案されている（例えば、特許文献３参照）。但し、特許文献３に記載された装置は１系統のＥＧＲを備えるものであり、高圧ＥＧＲと低圧ＥＧＲとを備える装置に適用したものではない。
特開２００２−２１６２５号公報 特開２００４−１５０３１９号公報 特開平７−２９３３４７号公報
しかしながら、高圧ＥＧＲと低圧ＥＧＲとを備える内燃機関用排気ガス浄化装置においては、併用領域と低圧ＥＧＲ領域の切り替わり前後においてＥＧＲ量を精度よく制御することは容易ではなく、そのため併用領域と低圧ＥＧＲ領域の切り替わり時にエミッションが増加するという問題があった。
本発明は上記点に鑑みて、高圧ＥＧＲと低圧ＥＧＲとを備える内燃機関用排気ガス浄化装置において、制御を簡素にすることを目的とする。また、併用領域と低圧ＥＧＲ領域の切り替わり前後においてＥＧＲ量を精度よく制御可能にすることを他の目的とする。
上記目的を達成するため、請求項１〜３に記載の発明では、排気系におけるターボ過給機（３）のタービン（３２）よりも上流から分岐して吸気系におけるターボ過給機（３）のコンプレッサ（３１）よりも下流に排気ガスを循環させる高圧ＥＧＲ通路（５１）、この高圧ＥＧＲ通路（５１）を介して循環される排気ガスの流量を制御する高圧ＥＧＲ調量手段（５２）と、排気系におけるタービン（３２）よりも下流から分岐して吸気系におけるコンプレッサ（３１）よりも上流に排気ガスを循環させる低圧ＥＧＲ通路（６１）と、この低圧ＥＧＲ通路（６１）を介して循環される排気ガスの流量を制御する低圧ＥＧＲ調量手段（２３、６３）と、高圧ＥＧＲ調量手段（５２）および低圧ＥＧＲ調量手段（２３、６３）の作動を制御する作動制御手段（７）とを備え、この作動制御手段（７）は、高圧ＥＧＲ通路（５１）および低圧ＥＧＲ通路（６１）を介して排気ガスを循環させる併用領域では、高圧ＥＧＲ調量手段（５２）をフィードバック制御するとともに低圧ＥＧＲ調量手段（２３、６３）をオープン制御し、低圧ＥＧＲ通路（６１）のみを介して排気ガスを循環させる低圧ＥＧＲ領域では、低圧ＥＧＲ調量手段（２３、６３）をフィードバック制御する。
このようにすれば、高圧ＥＧＲと低圧ＥＧＲを同時にフィードバックしないので、制御を簡素にすることができる。
また、併用領域と低圧ＥＧＲ領域の切り替わり前後において制御が滑らかに繋がり、ＥＧＲ量を精度よく制御することができるため、エミッションを低減することができる。
高圧ＥＧＲと低圧ＥＧＲでは前後差圧の違いから、高圧ＥＧＲ調量手段（５２）や低圧ＥＧＲ調量手段（２３、６３）の開度変化に対するＥＧＲ量の変化量が異なり、高圧ＥＧＲ調量手段（５２）の方が感度が高くなる。また、高圧ＥＧＲの経路長さ（すなわち、高圧ＥＧＲ通路（５１）の分岐部から吸気系を介して内燃機関の燃焼室（１２）に至るまでの経路長さ）は、低圧ＥＧＲの経路長さ（すなわち、低圧ＥＧＲ通路（６１）の分岐部から吸気系を介して内燃機関の燃焼室（１２）に至るまでの経路長さ）よりも短い。そして、併用領域では感度が高い高圧ＥＧＲ調量手段（５２）をフィードバック制御することと高圧ＥＧＲの経路が短いこととが相俟って、併用領域ではＥＧＲ量を応答性よく制御することができるため、エミッションを低減することができる。
さらに、請求項１に記載の発明では、作動制御手段（７）は、併用領域において高圧ＥＧＲバルブ（５２）の開度が所定値以下になったときに、高圧ＥＧＲバルブ（５２）を全閉位置に制御するとともにフィードバック制御の対象を低圧ＥＧＲ調量手段（２３、６３）に切り替えることを特徴とする。
ところで、ＥＧＲバルブがポペット式の場合は低開度域ではバルブがハンチングして一定開度を保てないと言う問題があり、また、ＥＧＲバルブがバタフライ式の場合は流量≒“０”の領域が必ずしも全閉（開度＝０ｄｅｇ）にならないが、上記のようにすれば、高圧ＥＧＲバルブ（５２）の低開度域では高圧ＥＧＲバルブ（５２）をＥＧＲ量の制御に用いないため、併用領域から低圧ＥＧＲ領域への切り替わり時に制御が滑らかに繋がり、ＥＧＲ量を精度よく制御してエミッションを低減することができる。
また、作動制御手段（７）は、フィードバック制御の対象を高圧ＥＧＲ調量手段（５２）から低圧ＥＧＲ調量手段（２３、６３）に切り替えるときに、所定の期間はフィードバック制御を禁止することができる。
このようにすれば、フィードバック制御対象の切り替えが高速に行われることを防止し、制御を安定化することができる。
さらに、請求項３に記載の発明では、低圧ＥＧＲ調量手段は、低圧ＥＧＲ通路（６１）を開閉する低圧ＥＧＲバルブ（６３）と、吸気系または排気系を開閉して前記低圧ＥＧＲ通路（６１）の前後差圧を変化させる差圧発生手段（２３）とを備え、作動制御手段（７）は、低圧ＥＧＲ領域では低圧ＥＧＲバルブ（６３）をフィードバック制御するとともに、フィードバック制御の対象を高圧ＥＧＲ調量手段（５２）から低圧ＥＧＲバルブ（６３）に切り替えるときの所定の期間は、差圧発生手段（２３）の開度を通常時よりも閉じ側に制御することを特徴とする。
このようにすれば、フィードバック制御の対象が高圧ＥＧＲ調量手段（５２）から低圧ＥＧＲバルブ（６３）に切り替わり後、低圧ＥＧＲバルブ（６３）は差圧発生手段（２３）を絞らない場合に比べて閉弁した開度で制御される。これによって、フィードバック制御の対象を低圧ＥＧＲ調量手段（２３、６３）から高圧ＥＧＲ調量手段（５２）に切り替える場合とその逆に切り替える場合とでヒステリシスを設けることができるため、フィードバック制御対象の切り替えが高速に行われることを防止し、制御を安定化することができる。
請求項９に記載の発明では、排気系から分岐して吸気系に排気ガスを循環させる高圧ＥＧＲ通路（５１）と、高圧ＥＧＲ通路（５１）を開閉する高圧ＥＧＲバルブ（５２）と、排気系における高圧ＥＧＲ通路（５１）よりも下流側から分岐して吸気系に排気ガスを循環させる低圧ＥＧＲ通路（６１）と、低圧ＥＧＲ通路（６１）を開閉する低圧ＥＧＲバルブ（６３）と、高圧ＥＧＲバルブ（５２）および低圧ＥＧＲバルブ（６３）の作動を制御する作動制御手段（７）とを備え、この作動制御手段（７）は、高圧ＥＧＲ通路（５１）および低圧ＥＧＲ通路（６１）を介して排気ガスを循環させる併用領域では、高圧ＥＧＲバルブ（５２）および低圧ＥＧＲバルブ（６３）のうち一方をフィードバック制御するとともに他方をオープン制御し、作動制御手段（７）は、高圧ＥＧＲバルブ（５２）および低圧ＥＧＲバルブ（６３）の開度と排気ガス循環量との関係を定義した開度・流量対照情報を記憶しており、高圧ＥＧＲバルブ（５２）および低圧ＥＧＲバルブ（６３）のオープン制御時の目標開度を目標排気ガス循環量に基づいて開度・流量対照情報から求め、作動制御手段（７）は、開度・流量対照情報として、高圧ＥＧＲバルブ（５２）および低圧ＥＧＲバルブ（６３）の開度の初期値を内燃機関（１）の所定運転条件毎に記憶しており、高圧ＥＧＲバルブ（５２）および低圧ＥＧＲバルブ（６３）のうちフィードバック制御中のＥＧＲバルブの開度の初期値と実開度との偏差またはフィードバック補正量を求め、この偏差またはフィードバック補正量と開度・流量対照情報とに基づいて高圧ＥＧＲバルブ（５２）および低圧ＥＧＲバルブ（６３）のオープン制御時の目標開度を求めることを特徴とする。
このようにすれば、高圧ＥＧＲと低圧ＥＧＲを同時にフィードバックしないので、制御を簡素にすることができる。また、偏差またはフィードバック補正量を求めるためにＥＧＲバルブを強制的に駆動させることがないので、ドライバビリティへの影響は小さい。
この場合、作動制御手段（７）は、併用領域では高圧ＥＧＲ調量手段（５２）をフィードバック制御することができる。
このようにすれば、経路の短い高圧ＥＧＲをフィードバックすることで、ＥＧＲ量を応答性よく制御することができる。
この場合、低圧ＥＧＲ通路（６１）を、排気微粒子を捕集する捕集器（４４）よりも下流側から分岐させることができる。
このようにすれば、排気微粒子を除去した排気ガスを吸気側に還流できるので、ターボ過給機（３）のコンプレッサ（３１）やインタークーラ（２４）よりも上流側に還流される場合、ターボ過給機（３）のコンプレッサ（３１）やインタークーラ（２４）の汚染を防止できる。
この場合、作動制御手段（７）は、高圧ＥＧＲ調量手段（５２）および低圧ＥＧＲ調量手段（６３）のうち一方のＥＧＲ調量手段の開度が全閉のときに、他方のＥＧＲ調量手段の実開度と実排気ガス循環量との関係を求めて、他方のＥＧＲ調量手段に関する開度・流量対照情報を補正することができる。
このようにすれば、実開度と実排気ガス循環量との関係を精度よく求めることができる。
この場合、作動制御手段（７）は、内燃機関（１）の燃焼室（１２）に吸入される総吸入ガス量から吸入新気量を減算して、実排気ガス循環量を算出することができる。
このようにすれば、実排気ガス循環量を算出するためにＥＧＲ調量手段を強制的に駆動させることがないので、ドライバビリティの悪化を防止することができる。
この場合、作動制御手段（７）は、高圧ＥＧＲ調量手段（５２）および低圧ＥＧＲ調量手段（６３）のうち一方のＥＧＲ調量手段の開度が全閉で、且つ他方のＥＧＲ調量手段がフィードバック制御されているときに、その他方のＥＧＲ調量手段の実開度と実排気ガス循環量との関係を求め、さらに、他方のＥＧＲ調量手段がオープン制御に移行したときに他方のＥＧＲ調量手段に関する開度・流量対照情報を補正することができる。
このようにすれば、フィードバック制御中に求めた実開度と実排気ガス循環量との関係に基づいて開度・流量対照情報をフィードバック制御中に補正することによるドライバビリティの悪化を防止することができる。
この場合、作動制御手段（７）は、高圧ＥＧＲ通路（５１）を介して循環される排気ガスの流量が正常流量範囲外の場合は、高圧ＥＧＲ調量手段（５２）の異常と判定し、低圧ＥＧＲ通路（６１）を介して循環される排気ガスの流量が正常流量範囲外の場合は、低圧ＥＧＲ調量手段（６３）の異常と判定し、さらに、高圧ＥＧＲ調量手段（５２）および低圧ＥＧＲ調量手段（６３）のうち異常と判定したＥＧＲ調量手段の制御を中止し、異常と判定されてないＥＧＲ調量手段をフィードバック制御することができる。
このようにすれば、異常と判定されてないＥＧＲ調量手段によってＮＯｘの発生を抑制することができる。
なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。図１は本発明の第１実施形態に係る排気ガス浄化装置を適用した内燃機関の全体構成を示す図である。
図１に示す内燃機関（より詳細には、ディーゼル内燃機関）１の本体部には、インジェクタ１１が装着されている。このインジェクタ１１は、高圧燃料を蓄えるコモンレール（図示せず）に接続されており、コモンレールから供給される高圧燃料を燃焼室１２内に噴射するようになっている。また、内燃機関１の本体部には、クランク軸１３の回転位置を検出するクランク角センサ１４、吸気カムおよび排気カムの回転位置を検出するカム角センサ１５、および、エンジン冷却水温を検出する水温センサ１６が設けられている。
内燃機関１の吸排気系には、燃焼室１２内に吸入される空気（以下、この吸入空気を吸気という）を加圧するターボ過給機３が設けられている。このターボ過給機３は、内燃機関１の吸気管２１内に配置されたコンプレッサ３１と、内燃機関１の排気管４１内に配置されたタービン３２とを備えている。そして、排気ガスのエネルギーによってタービン３２が回転駆動され、さらにタービン３２によりコンプレッサ３１が回転駆動されることにより過給を行う。また、コンプレッサ３１側に設けた図示しないノズルの傾きを変えることにより過給圧を調整可能になっている。
吸気管２１のうちコンプレッサ３１よりも吸気流れ上流側には、吸気量を計測する吸気量センサ２２、および吸気管２１内の通路を開閉して還流排気ガスの流量（以下、ＥＧＲ量という）を制御する低圧側スロットル２３が配置されている。吸気管２１のうちコンプレッサ３１よりも吸気流れ下流側には、吸気を冷却するインタークーラ２４、吸気量を調整する高圧側スロットル２５、吸気の圧力を検出する吸気圧センサ２６、および吸気の温度を検出する吸気温センサ２７が設けられている。
排気管４１のうちタービン３２よりも排気ガス流れ下流側には、触媒４２が設けられ、さらに触媒４２よりも排気ガス流れ下流側には排気ガスの酸素濃度を検出する酸素濃度センサ４３が設けられている。触媒４２は、排気ガス中のＨＣやＣＯの酸化反応を促進することにより排気ガスの浄化を行う酸化触媒であり、排気ガス中に含まれるカーボン等の微粒子を捕集する機能も備えている。
内燃機関１は、排気ガスを循環させるＥＧＲ通路を２つ備えている。具体的には、高圧ＥＧＲ通路５１は、排気管４１のうちタービン３２よりも排気ガス流れ上流側から分岐して、吸気管２１のうちコンプレッサ３１や高圧側スロットル２５よりも吸気流れ下流側に排気ガスを循環させるようになっている。高圧ＥＧＲ通路５１には、この高圧ＥＧＲ通路５１を開閉してＥＧＲ量を制御する高圧ＥＧＲバルブ５２が設けられている。なお、高圧ＥＧＲバルブ５２は、本発明の高圧ＥＧＲ調量手段に相当する。
また、低圧ＥＧＲ通路６１は、排気管４１のうちタービン３２や触媒４２よりも排気ガス流れ下流側から分岐して、吸気管２１のうちコンプレッサ３１よりも吸気流れ上流側で且つ低圧側スロットル２３よりも吸気流れ下流側に排気ガスを循環させるようになっている。低圧ＥＧＲ通路６１には、還流排気ガスの冷却を行うＥＧＲクーラー６２と、この低圧ＥＧＲ通路６１を開閉してＥＧＲ量を制御する低圧ＥＧＲバルブ６３が設けられている。
因みに、低圧ＥＧＲ通路６１を流れるＥＧＲ量は、前述した低圧側スロットル２３によっても制御される。すなわち、低圧側スロットル２３により吸気管２１内の通路を開閉することにより、低圧ＥＧＲ通路６１の前後差圧が変化してＥＧＲ量が制御される。
なお、低圧ＥＧＲバルブ６３および低圧側スロットル２３は、本発明の低圧ＥＧＲ調量手段を構成する。さらに、低圧側スロットル２３は、本発明の差圧発生手段に相当する。
上述した各種センサの出力は、ＥＣＵ７に入力される。ＥＣＵ７は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ等からなる周知のマイクロコンピュータを備え、各センサからの信号に基づいて所定の演算を行い、内燃機関１の各種機器の作動を制御する。具体的には、ＥＣＵ７は、高圧ＥＧＲバルブ５２、低圧ＥＧＲバルブ６３、および低圧側スロットル２３の作動を制御して、後述するＥＧＲ制御を行うとともに、周知のようにインジェクタ１１の作動を制御して燃料の噴射量及び噴射時期の制御を行う。なお、ＥＣＵ７は、本発明の作動制御手段に相当する。
次に、上記排気ガス浄化装置のＥＧＲ制御について、図２に基づいて説明する。なお、本実施形態では、高圧ＥＧＲ通路５１を介して排気ガスを循環させることを高圧ＥＧＲといい、低圧ＥＧＲ通路６１を介して排気ガスを循環させることを低圧ＥＧＲという。
図２は、ＥＧＲ制御に関する内燃機関１の負荷と各種パラメータとの関係を示す特性図である。この図２に示すように、低中負荷領域では高圧ＥＧＲと低圧ＥＧＲを併用し、高負荷領域で低圧ＥＧＲのみを用いる。また、高圧ＥＧＲのＥＧＲ量と低圧ＥＧＲのＥＧＲ量とを合計した全ＥＧＲ量を、負荷の増加に伴って減少させる。
高圧ＥＧＲと低圧ＥＧＲを併用する併用領域では、低圧ＥＧＲのＥＧＲ量が負荷に拘わらず略一定になるように、低圧ＥＧＲバルブ６３および低圧側スロットル２３をオープン制御するとともに、酸素濃度センサ４３で検出した空燃比が一定になるように、高圧ＥＧＲバルブ５２をフィードバック制御する。
低圧ＥＧＲのみを用いる低圧ＥＧＲ領域では、低圧側スロットル２３をオープン制御し、酸素濃度センサ４３で検出した空燃比が一定になるように、低圧ＥＧＲバルブ６３をフィードバック制御する。換言すると、低圧側スロットル２３は常にオープン制御される。
なお、低圧ＥＧＲバルブ６３および低圧側スロットル２３のオープン制御時の特性は、ＥＣＵ７のＲＯＭにマップとして記憶されている。
本実施形態では、併用領域および低圧ＥＧＲ領域のいずれにおいても、空燃比を一定にするフィードバック制御、換言すると同じ対象でフィードバック制御を行うため、併用領域と低圧ＥＧＲ領域の切り替わり前後において制御が滑らかに繋がり、ＥＧＲ量を精度よく制御することができ、エミッションを低減することができる。
ところで、高圧ＥＧＲと低圧ＥＧＲでは前後差圧の違いから、高圧ＥＧＲバルブ５２や低圧ＥＧＲバルブ６３の開度変化に対するＥＧＲ量の変化量が異なり、高圧ＥＧＲバルブ５２の方が感度が高くなる。また、高圧ＥＧＲの経路長さ（すなわち、高圧ＥＧＲ通路５１の分岐部から吸気管２１を介して燃焼室１２に至るまでの経路長さ）は、低圧ＥＧＲの経路長さ（すなわち、低圧ＥＧＲ通路６１の分岐部から吸気管２１を介して燃焼室１２に至るまでの経路長さ）よりも短い。そして、併用領域では感度が高い高圧ＥＧＲバルブ５２をフィードバック制御することと高圧ＥＧＲの経路が短いこととが相俟って、併用領域ではＥＧＲ量を応答性よく制御することができるため、例えば加速時におけるＮＯｘまたはスモークを低減することができる。
なお、本実施形態では、差圧発生手段として低圧側スロットル２３を用いたが、差圧発生手段として、排気管４１のうち触媒４２よりも排気ガス流れ下流側において排気管４１内の通路を開閉する排気バルブを用いてもよい。因みに、その排気バルブは、排気管４１内の通路を開閉することにより、低圧ＥＧＲ通路６１の前後差圧を変化させてＥＧＲ量を制御するものである。
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。図３は第２実施形態に係る排気ガス浄化装置において負荷増加時のＥＧＲ制御例を示すタイムチャート、図４は第２実施形態に係る排気ガス浄化装置において負荷減少時のＥＧＲ制御例を示すタイムチャートである。
本実施形態は、第１実施形態における併用領域と低圧ＥＧＲ領域の切り替わり時の制御方法を変更したものである。
図３に示すように、高圧ＥＧＲと低圧ＥＧＲの併用領域では、低圧ＥＧＲバルブ６３をオープン制御するとともに、高圧ＥＧＲバルブ５２をフィードバック制御する。なお、図示しないが、併用領域では低圧側スロットル２３をオープン制御する。
そして、負荷の増加により高圧ＥＧＲバルブ５２の開度が所定値θＨｉ１以下になると、高圧ＥＧＲバルブ５２を全閉位置に制御するとともに、フィードバック制御の対象を低圧ＥＧＲバルブ６３に切り替えて、低圧ＥＧＲ領域に移行する。
一方、図４に示すように、低圧ＥＧＲ領域では、低圧ＥＧＲバルブ６３をフィードバック制御する。なお、図示しないが、低圧ＥＧＲ領域では低圧側スロットル２３をオープン制御する。
そして、負荷の減少により低圧ＥＧＲバルブ６３の開度が所定値θＬｏ１以上になると、低圧ＥＧＲバルブ６３をオープン制御に切り替えるとともに、フィードバック制御の対象を高圧ＥＧＲバルブ５２に切り替えて、併用領域に移行する。
ところで、ＥＧＲバルブ５２、６３がポペット式の場合は低開度域ではバルブがハンチングして一定開度を保てないと言う問題があり、また、ＥＧＲバルブ５２、６３がバタフライ式の場合は流量≒“０”の領域が必ずしも全閉（開度＝０ｄｅｇ）にならないが、本実施形態では、負荷の増加により高圧ＥＧＲバルブ５２の開度が所定値θＨｉ１以下になると、高圧ＥＧＲバルブ５２を全閉位置に制御するとともに、フィードバック制御の対象を低圧ＥＧＲバルブ６３に切り替えて、高圧ＥＧＲバルブ５２の低開度域では高圧ＥＧＲバルブ５２をＥＧＲ量の制御に用いないようにしているため、併用領域から低圧ＥＧＲ領域への切り替わり時に制御が滑らかに繋がり、ＥＧＲ量を精度よく制御してエミッションを低減することができる。
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。図５は第３実施形態に係る排気ガス浄化装置においてＥＧＲ制御に関する内燃機関１の負荷と各種パラメータとの関係を示す特性図である。
本実施形態は、第１実施形態における併用領域と低圧ＥＧＲ領域の切り替わり時の制御方法を変更したものである。
図５に示すように、高圧ＥＧＲと低圧ＥＧＲの併用領域では、低圧ＥＧＲバルブ６３および低圧側スロットル２３をオープン制御するとともに、高圧ＥＧＲバルブ５２をフィードバック制御する。
そして、負荷の増加により高圧ＥＧＲバルブ５２の開度が所定値θＨｉ１以下になると、高圧ＥＧＲバルブ５２を全閉位置に制御するとともに、低圧ＥＧＲバルブ６３および低圧側スロットル２３のオープン制御を継続する。また、高圧ＥＧＲバルブ５２の開度が所定値θＨｉ１以下になると、低圧側スロットル２３の開度を、負荷の増加に伴って減少させた後に増加させる。そして、負荷の増加に伴って低圧側スロットル２３の開度を減少させる過程において、低圧側スロットル２３の開度が所定値θＴｈ１以下になると、低圧ＥＧＲバルブ６３のフィードバック制御を開始する。
これによると、フィードバック制御の対象を高圧ＥＧＲバルブ５２から低圧ＥＧＲバルブ６３に切り替えるときに、高圧ＥＧＲバルブ５２の開度が所定値θＨｉ１以下になってから低圧側スロットル２３の開度が所定値θＴｈ１以下になるまでの期間は、フィードバック制御が禁止される。したがって、フィードバック制御対象の切り替えが高速に行われることを防止し、制御を安定化することができる。
因みに、フィードバック制御の対象を高圧ＥＧＲバルブ５２から低圧ＥＧＲバルブ６３に切り替えるときに、高圧ＥＧＲバルブ５２の開度が所定値θＨｉ１以下になってから所定の時間フィードバック制御を禁止するようにしても、フィードバック制御対象の切り替えが高速に行われることを防止し、制御を安定化することができる。
一方、低圧ＥＧＲ領域で負荷が減少して低圧ＥＧＲバルブ６３の開度が所定値θＬｏ１以上になると、低圧ＥＧＲバルブ６３をオープン制御に切り替えるとともに、フィードバック制御の対象を高圧ＥＧＲバルブ５２に切り替えて併用領域に移行する。
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態について説明する。図６は第４実施形態に係る排気ガス浄化装置においてＥＧＲ制御に関する内燃機関１の負荷と各種パラメータとの関係を示す特性図である。
本実施形態は、第１実施形態における併用領域と低圧ＥＧＲ領域の切り替わり時の制御方法を変更したものである。
図６に示すように、高圧ＥＧＲと低圧ＥＧＲの併用領域では、低圧ＥＧＲバルブ６３および低圧側スロットル２３をオープン制御するとともに、高圧ＥＧＲバルブ５２をフィードバック制御する。そして、負荷の増加により高圧ＥＧＲバルブ５２の開度が所定値θＨｉ１以下になると、高圧ＥＧＲバルブ５２を全閉位置に制御するとともに、低圧ＥＧＲバルブ６３をフィードバック制御する。なお、低圧側スロットル２３はオープン制御を継続する。
ＥＣＵ７のＲＯＭには、低圧側スロットル２３の開度を求めるためのマップとして、第１のスロットル開度特性と第２のスロットル開度特性が記憶されている。図６の低圧側スロットル開度において、実線は第１のスロットル開度特性に基づいて求められた低圧側スロットル２３の開度であり、破線は第２のスロットル開度特性に基づいて求められた低圧側スロットル２３の開度である。すなわち、第１のスロットル開度特性は通常時に用いられ、第２のスロットル開度特性は、フィードバック制御の対象を高圧ＥＧＲバルブ５２から低圧ＥＧＲバルブ６３に切り替えたときに所定の期間のみ用いられる。その所定の期間は、第２のスロットル開度特性を使用開始後、低圧ＥＧＲバルブ６３の開度が所定開度ΔθＬｏ以上変化するまでの間である。
また、第２のスロットル開度特性は、第１のスロットル開度特性よりも、低開度に設定されている。したがって、フィードバック制御の対象を高圧ＥＧＲバルブ５２から低圧ＥＧＲバルブ６３に切り替えたときの所定の期間は、低圧側スロットル２３は通常時よりも閉じ側に制御され、これに伴い、低圧ＥＧＲバルブ６３は通常時よりも閉じ側に制御される。
これにより、フィードバック制御の対象を高圧ＥＧＲバルブ５２から低圧ＥＧＲバルブ６３に切り替える場合とその逆に切り替える場合とでヒステリシスを設けることができるため、フィードバック制御対象の切り替えが高速に行われることを防止し、制御を安定化することができる。
図７は、ＥＣＵ７で実行されるＥＧＲ制御処理のうち、フィードバック制御対象の切り替わり時の制御処理を示す流れ図である。この処理は、内燃機関１を始動させるためにキースイッチがスタータＯＮ位置に操作されてＥＣＵ７に電源が投入されることにより開始され、周期的に実行される。
図７に示すように、高圧ＥＧＲバルブ５２がフィードバック制御されており（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、また高圧ＥＧＲバルブ５２の開度が所定値θＨｉ１を超えていれば（Ｓ１０２：ＮＯ）、高圧ＥＧＲバルブ５２のフィードバック制御が継続される。
次に、高圧ＥＧＲバルブ５２がフィードバック制御されており（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、また高圧ＥＧＲバルブ５２の開度が所定値θＨｉ１以下になれば（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、ステップＳ１０３に進む。ステップＳ１０３では、高圧ＥＧＲバルブ５２を全閉位置に制御し、フィードバック制御の対象を高圧ＥＧＲバルブ５２から低圧ＥＧＲバルブ６３に切り替える。また、低圧側スロットル２３の開度を求めるためのマップを、第２のスロットル開度特性に切り替える。そして、第２のスロットル開度特性を使用開始後、低圧ＥＧＲバルブ６３の開度が所定開度ΔθＬｏ以上変化しておらず（Ｓ１０４：ＮＯ）、また低圧ＥＧＲバルブ６３の開度が所定値θＬｏ１未満（Ｓ１０６：ＮＯ）の場合は、ステップＳ１０３で設定した状態を継続する。
次に、低圧ＥＧＲバルブ６３がフィードバック制御されている際に（Ｓ１０１：ＮＯ）、低圧ＥＧＲバルブ６３の開度が所定開度ΔθＬｏ以上変化すると（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、低圧側スロットル２３の開度を求めるためのマップを第１のスロットル開度特性に切り替える（Ｓ１０５）。そして、低圧ＥＧＲバルブ６３の開度が所定値θＬｏ１未満（Ｓ１０６：ＮＯ）の場合は、高圧ＥＧＲバルブ５２を全閉位置に制御し、低圧ＥＧＲバルブ６３をフィードバック制御し、且つ第１のスロットル開度特性を用いる状態を継続する。
次に、低圧ＥＧＲバルブ６３がフィードバック制御されている際に（Ｓ１０１：ＮＯ）、低圧ＥＧＲバルブ６３の開度が所定値θＬｏ１以上になると（Ｓ１０６：ＹＥＳ）、ステップＳ１０７に進む。ステップＳ１０７では、フィードバック制御の対象を低圧ＥＧＲバルブ６３から高圧ＥＧＲバルブ５２に切り替える。また、低圧ＥＧＲバルブ６３をマップによるオープン制御に切り替える。
なお、本実施形態では、第２のスロットル開度特性を使用開始後、低圧ＥＧＲバルブ６３の開度が所定開度ΔθＬｏ以上変化した場合に、第１のスロットル開度特性に切り替えるようにしたが、第２のスロットル開度特性を使用開始後、所定時間が経過した時に、第１のスロットル開度特性に切り替えるようにしてもよい。
（第５実施形態）
本発明の第５実施形態について説明する。図８は第５実施形態に係る排気ガス浄化装置を適用した内燃機関の全体構成を示す図、図９は内燃機関１の負荷とＥＧＲ率との関係を示す特性図、図１０はＥＣＵ７で実行されるＥＧＲ制御処理を示す流れ図である。なお、第１実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。
本実施形態は、図８に示すように、第１実施形態における低圧側スロットル２３および触媒４２を廃止している。また、排気管４１のうちタービン３２よりも排気ガス流れ下流側で、且つ低圧ＥＧＲ通路６１の分岐部よりも上流側に、排気ガス中に含まれるカーボン等の排気微粒子を捕集する捕集器４４を設けている。さらに、以下述べるように、ＥＧＲ制御方法が第１実施形態と異なっている。
図９に示すように、低負荷領域では高圧ＥＧＲのみを用い、中負荷領域では高圧ＥＧＲと低圧ＥＧＲを併用し、高負荷領域で低圧ＥＧＲのみを用いる。また、内燃機関１の負荷の増加に伴ってＥＧＲ率を低くする。
高圧ＥＧＲのみを用いる領域では、酸素濃度センサ４３で検出した空燃比が一定になるように、高圧ＥＧＲバルブ５２をフィードバック制御する。
高圧ＥＧＲと低圧ＥＧＲを併用する併用領域では、低圧ＥＧＲのＥＧＲ率が負荷に拘わらず略一定になるように、低圧ＥＧＲバルブ６３をオープン制御するとともに、酸素濃度センサ４３で検出した空燃比が一定になるように、高圧ＥＧＲバルブ５２をフィードバック制御する。
なお、ＥＣＵ７のＥＥＰＲＯＭには、図１１に示すような低圧ＥＧＲバルブ６３の開度と低圧ＥＧＲ流量の関係を定義したマップ（以下、このマップを開度・流量対照情報という）が記憶されている。より詳細には、開度・流量対照情報は、図１２に示すように内燃機関１の回転数毎に記憶されており（図１２は３０００ｒｐｍ時の開度・流量対照情報）、また低圧ＥＧＲバルブ６３の個体間ばらつき等を考慮して設定された低圧ＥＧＲ流量の正常流量範囲も記憶されている。そして、低圧ＥＧＲバルブ６３のオープン制御時の開度は、低圧ＥＧＲの目標流量に基づいて開度・流量対照情報から求める。
低圧ＥＧＲのみを用いる低圧ＥＧＲ領域では、酸素濃度センサ４３で検出した空燃比が一定になるように、低圧ＥＧＲバルブ６３をフィードバック制御する。
図１０に示すＥＧＲ制御処理は、内燃機関１を始動させるためにキースイッチがスタータＯＮ位置に操作されてＥＣＵ７に電源が投入されることにより開始され、周期的に実行される。
まず、低圧ＥＧＲのみを用いる場合の制御について説明する。図１０に示すように、ステップＳ２０１にて、低圧ＥＧＲバルブ６３をフィードバック制御する領域か否かを判定する。具体的には、内燃機関１が高負荷で運転されている場合には、ステップＳ２０１がＹＥＳとなり、ステップＳ２０２に進む。このステップＳ２０２では、高圧ＥＧＲバルブ５２を全閉位置に制御し、低圧ＥＧＲバルブ６３をフィードバック制御する。
続いて、ステップＳ２０３では、内燃機関１が定常運転中か否かを判定する。具体的には、内燃機関１の回転数や負荷の変化量が小さければ定常運転中と判定し（ステップＳ２０３がＹＥＳ）、ステップＳ２０３がＹＥＳの場合にはステップＳ２０４に進み、図１１に示す特性を補正するための情報を取得する。
まず、ステップＳ２０４では、内燃機関１の回転数、吸気圧、大気圧、および充填効率から、下式（１）に基づいて、内燃機関１の燃焼室１２に吸入される総吸入ガス量を算出する。因みに、総吸入ガス量は、吸気量（吸入新気量）とＥＧＲ流量の和である。
総吸入ガス量（ｇ／ｓｅｃ)＝一回転当りの吸入ガス量（ｇ）＊回転数（ｒｐｓ）＊吸気圧÷大気圧……（１）
なお、一回転当りの吸入ガス量は、内燃機関１のシリンダ容積や充填効率等から求められる。この充填効率は、例えば、内燃機関１の回転数と負荷の関係を定義したマップから求めることができる。
続いて、ステップＳ２０５では、総吸入ガス量から吸気量を減算して低圧ＥＧＲ流量（ｇ／ｓｅｃ)を算出する。
続いて、ステップＳ２０６では、低圧ＥＧＲ流量が正常流量範囲内か否かを判定する。低圧ＥＧＲ流量が図１２に示す正常流量範囲内であれば（ステップＳ２０６がＹＥＳ）、ステップＳ２０７に進む。
ステップＳ２０７では、ステップＳ２０５で求めた低圧ＥＧＲ流量、そのときの低圧ＥＧＲバルブ６３の開度および内燃機関１の回転数を記憶する。因みに、このステップＳ２０７で記憶した情報は、ＥＣＵ７に記憶されている開度・流量対照情報を後述するステップＳ２１２にて補正する際に利用される。
そして、ステップＳ２０７の処理を実行後、図１０のＥＧＲ制御処理を一旦終了する。
また、ステップＳ２０３がＮＯの場合、すなわち内燃機関１の回転数や負荷の変化量が大きい場合には、低圧ＥＧＲ流量等を正確に求めることができないので、ステップＳ２０４に進まずに、図１０のＥＧＲ制御処理を一旦終了する。
さらに、ステップＳ２０６がＮＯの場合、すなわち低圧ＥＧＲ流量が正常流量範囲から外れている場合は、低圧ＥＧＲバルブ６３の故障のような低圧ＥＧＲ系の異常と判断し、ステップＳ２０８に進む。
ステップＳ２０８では、低圧ＥＧＲバルブ６３のフィードバック制御を停止して、低圧ＥＧＲバルブ６３を全閉位置に制御し、さらにステップＳ２０９では、高圧ＥＧＲバルブ５２をフィードバック制御して、異常と判定されてない高圧ＥＧＲ系によってＥＧＲを継続する。
そして、ステップＳ２０９の処理を実行後、図１０のＥＧＲ制御処理を一旦終了する。
次に、高圧ＥＧＲのみを用いる場合の制御について説明する。この場合、ステップＳ２０１がＮＯで、ステップＳ２１０にて、高圧ＥＧＲのみを用いる領域か否かを判定する。具体的には、内燃機関１が低負荷で運転されている場合には、ステップＳ２１０がＹＥＳとなり、ステップＳ２１１に進む。このステップＳ２１１では、低圧ＥＧＲバルブ６３を全閉位置に制御し、高圧ＥＧＲバルブ５２をフィードバック制御する。
そして、ステップＳ２１１の処理を実行後、図１０のＥＧＲ制御処理を一旦終了する。
次に、高圧ＥＧＲと低圧ＥＧＲを併用する場合の制御について説明する。この場合、内燃機関１が中負荷で運転されていて、ステップＳ２０１およびステップＳ２１０がともにＮＯとなり、ステップＳ２１２に進む。
このステップＳ２１２では、ステップＳ２０７で記憶した情報を用いて、ＥＣＵ７に記憶されている開度・流量対照情報を補正する。具体的には、例えば図１２に示すように、ステップＳ２０７で記憶した多数の情報（黒丸で図示）に基づいて新しい開度・流量対照情報を求めてそれを記憶する。
続いて、ステップＳ２１３では、ステップＳ２１２で補正した新しい開度・流量対照情報を用いて低圧ＥＧＲバルブ６３をオープン制御するとともに、高圧ＥＧＲバルブ５２をフィードバック制御する。
そして、ステップＳ２１３の処理を実行後、図１０のＥＧＲ制御処理を一旦終了する。
本実施形態では、併用領域では高圧ＥＧＲをフィードバックするとともに低圧ＥＧＲをオープン制御するため、換言すると、高圧ＥＧＲと低圧ＥＧＲを同時にフィードバックしないので、制御を簡素にすることができる。
また、低圧ＥＧＲ通路６１を捕集器４４よりも下流側から分岐させているため、排気微粒子を除去した排気ガスが吸気側に還流され、したがって、コンプレッサ３１やインタークーラ２４の汚染を防止できる。
また、高圧ＥＧＲバルブ５２が全閉位置に制御されているときに、低圧ＥＧＲ流量と低圧ＥＧＲバルブ６３の開度との関係を求めているため、その関係を精度よく求めることができる。
また、低圧ＥＧＲバルブ６３のフィードバック制御中に開度・流量対照情報を補正した場合には、ドライバビリティの悪化を招く虞があるが、低圧ＥＧＲバルブ６３がオープン制御に移行したときに開度・流量対照情報を補正するため、ドライバビリティの悪化を防止することができる。
また、低圧ＥＧＲ流量が正常流量範囲から外れている場合は、低圧ＥＧＲバルブ６３の故障のような低圧ＥＧＲ系の異常と判断して、低圧ＥＧＲバルブ６３を全閉位置に制御するとともに、異常と判定されてない高圧ＥＧＲバルブ５２をフィードバック制御するため、ＮＯｘの発生を抑制することができる。
また、低圧ＥＧＲバルブ６３に関する開度・流量対照情報を補正することにより、以下詳述するようにインテークマニホールド内でのガス温度を安定化でき、ＮＯｘの排出量を低減できる。
すなわち、図１３に示すように、同一運転条件において、インテークマニホールドでのガス温度が上昇すると、発生するＮＯｘは増加する。ここで、併用領域において高圧ＥＧＲの混合比率が上昇すると、インテークマニホールドでのガス温度が上昇してＮＯｘ排出量が増加する。因みに、高圧ＥＧＲの混合比率の上昇は、低圧ＥＧＲバルブ６３をオープン制御している際の低圧ＥＧＲ流量が目標流量よりも少なくなる場合に発生する。
そして、本実施形態では、低圧ＥＧＲ流量と低圧ＥＧＲバルブ６３の開度との関係を求めて低圧ＥＧＲバルブ６３に関する開度・流量対照情報を補正するため、低圧ＥＧＲバルブ６３をオープン制御している際の低圧ＥＧＲ流量をほぼ目標流量に一致させることができる。したがって、低圧ＥＧＲと高圧ＥＧＲの混合比を一定にすることができ、インテークマニホールド内でのガス温度を安定化でき、ＮＯｘの排出量を低減することができる。
なお、本実施形態では、併用領域では高圧ＥＧＲをフィードバックするとともに低圧ＥＧＲをオープン制御したが、併用領域では低圧ＥＧＲをフィードバックするとともに高圧ＥＧＲをオープン制御してもよい。
また、本実施形態では、低圧ＥＧＲ流量が正常流量範囲から外れている場合は、低圧ＥＧＲバルブ６３の故障のような低圧ＥＧＲ系の異常と判断したが、高圧ＥＧＲ流量が正常流量範囲から外れている場合は、高圧ＥＧＲバルブ５２の故障のような高圧ＥＧＲ系の異常と判断し、高圧ＥＧＲバルブ５２を全閉位置に制御するとともに、異常と判定されてない低圧ＥＧＲバルブ６３をフィードバック制御するようにしてもよい。
（第６実施形態）
本発明の第６実施形態について説明する。図１４は第６実施形態に係る排気ガス浄化装置のＥＣＵで実行されるＥＧＲ制御処理を示す流れ図である。なお、本実施形態は、第５実施形態のＥＧＲ制御処理の一部を変更したものであり、第５実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。
本実施形態の開度・流量対照情報は、低圧ＥＧＲバルブ６３の開度の初期値と低圧ＥＧＲ流量の関係を内燃機関１の回転数毎に定義したものであり、ＥＣＵ７のＲＯＭに記憶されている。
図１４に示すように、低圧ＥＧＲバルブ６３をフィードバック制御する領域で（ステップＳ２０１がＹＥＳ）、且つ内燃機関１が定常運転中である場合には（ステップＳ２０３がＹＥＳ）、ステップＳ３０１に進む。
ステップＳ３０１では、低圧ＥＧＲバルブ６３の開度の初期値と低圧ＥＧＲバルブ６３の実開度との偏差を求める。続いて、ステップＳ３０２では、その偏差が所定範囲内か否かを判定し、その偏差が所定範囲内であれば（ステップＳ３０２がＹＥＳ）、ステップＳ３０３に進む。
ステップＳ３０３では、ステップＳ３０１で求めた偏差、そのときの低圧ＥＧＲバルブ６３の開度、低圧ＥＧＲ流量、および内燃機関１の回転数を記憶する。
なお、ステップＳ３０２がＮＯの場合、すなわちステップＳ３０１で求めた偏差が所定範囲から外れている場合は、低圧ＥＧＲバルブ６３の故障のような低圧ＥＧＲ系の異常と判断し、ステップＳ２０８に進む。
次に、高圧ＥＧＲと低圧ＥＧＲを併用する場合の制御について説明する。この場合、内燃機関１が中負荷で運転されていて、ステップＳ２０１およびステップＳ２１０がともにＮＯとなり、ステップＳ３０４に進む。
このステップＳ３０４では、ステップＳ３０３で記憶した情報と、ＥＣＵ７に記憶されている開度・流量対照情報とに基づいて、低圧ＥＧＲバルブ６３のオープン制御時の目標開度を求める。具体的には、開度・流量対照情報を用いて、低圧ＥＧＲの目標流量に基づいて低圧ＥＧＲバルブ６３の仮の目標開度を求め、ステップＳ３０１で求めた偏差に応じて仮の目標開度を補正して、低圧ＥＧＲバルブ６３の目標開度を求める。
続いて、ステップＳ３０５では、ステップＳ３０４で求めた目標開度に低圧ＥＧＲバルブ６３をオープン制御するとともに、高圧ＥＧＲバルブ５２をフィードバック制御する。
本実施形態では、低圧ＥＧＲバルブ６３のオープン制御時の目標開度を求める際に、低圧ＥＧＲバルブ６３の開度の初期値と低圧ＥＧＲバルブ６３の実開度との偏差に応じて目標開度を補正するため、低圧ＥＧＲバルブ６３をオープン制御している際の低圧ＥＧＲ流量をほぼ目標流量に一致させることができる。したがって、低圧ＥＧＲと高圧ＥＧＲの混合比を一定にすることができ、インテークマニホールド内でのガス温度を安定化でき、ＮＯｘの排出量を低減することができる。
また、低圧ＥＧＲバルブ６３の開度の初期値と低圧ＥＧＲバルブ６３の実開度との偏差を求めるために低圧ＥＧＲバルブ６３を強制的に駆動させることがないので、ドライバビリティへの影響は小さい。
なお、本実施形態では、低圧ＥＧＲバルブ６３の開度の初期値と低圧ＥＧＲバルブ６３の実開度との偏差に応じて、ステップＳ３０４にて低圧ＥＧＲバルブ６３のオープン制御時の目標開度を補正したが、ステップＳ２０２で低圧ＥＧＲバルブ６３をフィードバック制御する際に用いられるフィードバック補正量に応じて、低圧ＥＧＲバルブ６３のオープン制御時の目標開度を補正してもよい。
（第７実施形態）
本発明の第７実施形態について説明する。図１５は第７実施形態に係る排気ガス浄化装置のＥＣＵで実行されるＥＧＲ制御処理を示す流れ図である。なお、本実施形態は、第５実施形態のＥＧＲ制御処理を変更したものであり、本実施形態の排気ガス浄化装置の構成は、第５実施形態と同一である。
本実施形態は、高圧ＥＧＲバルブ５２および低圧ＥＧＲバルブ６３をいずれもＰＩ制御にてフィードバック制御するとともに、低圧ＥＧＲのみの制御領域では、高圧ＥＧＲバルブ５２のフィードバック量を０にして実質的に高圧ＥＧＲバルブ５２のフィードバック制御がなされない状態にするものである。
以下、低圧ＥＧＲのみの制御領域におけるＥＧＲ制御処理について、図１５に基づいて説明する。まず、内燃機関回転数、燃料噴射量、冷却水温等に基づいて、高圧ＥＧＲバルブ５２の目標開度および低圧ＥＧＲバルブ６３の目標開度を算出する（ステップＳ４０１）。
そして、低圧ＥＧＲバルブ６３の目標開度が０を超え（ステップＳ４０２がＹＥＳ）、高圧ＥＧＲバルブ５２の目標開度が０以下（ステップＳ４０３がＹＥＳ）であれば、高圧ＥＧＲバルブ５２の比例ゲインおよび積分ゲインをともに０にする（ステップＳ４０４）。これにより、高圧ＥＧＲバルブ５２のフィードバック量が０になって実質的に高圧ＥＧＲバルブ５２のフィードバック制御がなされない状態になり、低圧ＥＧＲバルブ６３のみがフィードバック制御される（ステップＳ４０５）。
本実施形態では、低圧ＥＧＲのみの制御領域では、高圧ＥＧＲバルブ５２の制御ゲインを０にすることにより、高圧ＥＧＲバルブ５２は見掛け上オープン制御と同じになるため、制御を簡素にすることができる。
なお、高圧ＥＧＲのみの制御領域では、低圧ＥＧＲバルブ６３の比例ゲインおよび積分ゲインをともに０にする。
本発明の第１実施形態に係る排気ガス浄化装置を適用した内燃機関の全体構成を示す図である。 ＥＧＲ制御に関する内燃機関の負荷と各種パラメータとの関係を示す特性図である。 本発明の第２実施形態に係る排気ガス浄化装置において負荷増加時のＥＧＲ制御例を示すタイムチャートである。 第２実施形態に係る排気ガス浄化装置において負荷減少時のＥＧＲ制御例を示すタイムチャートである。 本発明の第３実施形態に係る排気ガス浄化装置においてＥＧＲ制御に関する内燃機関の負荷と各種パラメータとの関係を示す特性図である。 本発明の第４実施形態に係る排気ガス浄化装置においてＥＧＲ制御に関する内燃機関の負荷と各種パラメータとの関係を示す特性図である。 ＥＣＵ７で実行されるフィードバック制御対象の切り替わり時の制御処理を示す流れ図である。 本発明の第５実施形態に係る排気ガス浄化装置を適用した内燃機関の全体構成を示す図である。 第５実施形態における内燃機関１の負荷とＥＧＲ率との関係を示す特性図である。 第５実施形態におけるＥＧＲ制御処理を示す流れ図である。 低圧ＥＧＲバルブ６３の開度と低圧ＥＧＲ流量の関係を示す図である。 特定回転数での低圧ＥＧＲバルブ６３の開度と低圧ＥＧＲ流量の関係を示す図である。 インテークマニホールドでのガス温度とＮＯｘ濃度との関係を示す図である。 本発明の第６実施形態に係る排気ガス浄化装置のＥＧＲ制御処理を示す流れ図である。 本発明の第７実施形態に係る排気ガス浄化装置のＥＧＲ制御処理を示す流れ図である。
符号の説明
１…内燃機関、３…ターボ過給機、７…ＥＣＵ（作動制御手段）、２３…低圧側スロットル（差圧発生手段）、３１…コンプレッサ、３２…タービン、５１…高圧ＥＧＲ通路、５２…高圧ＥＧＲバルブ５２（高圧ＥＧＲ調量手段）、６１…低圧ＥＧＲ通路、６３…低圧ＥＧＲバルブ６３（低圧ＥＧＲ調量手段）。

Claims (18)

  1. 吸入空気を加圧するターボ過給機（３）を備える内燃機関（１）に搭載されるものであって、
    排気系における前記ターボ過給機（３）のタービン（３２）よりも上流から分岐して吸気系における前記ターボ過給機（３）のコンプレッサ（３１）よりも下流に排気ガスを循環させる高圧ＥＧＲ通路（５１）と、
    この高圧ＥＧＲ通路（５１）を介して循環される排気ガスの流量を制御する高圧ＥＧＲ調量手段（５２）と、
    前記排気系における前記タービン（３２）よりも下流から分岐して前記吸気系における前記コンプレッサ（３１）よりも上流に排気ガスを循環させる低圧ＥＧＲ通路（６１）と、
    この低圧ＥＧＲ通路（６１）を介して循環される排気ガスの流量を制御する低圧ＥＧＲ調量手段（２３、６３）と、
    前記高圧ＥＧＲ調量手段（５２）および前記低圧ＥＧＲ調量手段（２３、６３）の作動を制御する作動制御手段（７）とを備え、
    この作動制御手段（７）は、前記高圧ＥＧＲ通路（５１）および前記低圧ＥＧＲ通路（６１）を介して排気ガスを循環させる併用領域では、前記高圧ＥＧＲ調量手段（５２）をフィードバック制御するとともに前記低圧ＥＧＲ調量手段（２３、６３）をオープン制御し、前記低圧ＥＧＲ通路（６１）のみを介して排気ガスを循環させる低圧ＥＧＲ領域では、前記低圧ＥＧＲ調量手段（２３、６３）をフィードバック制御し、
    前記高圧ＥＧＲ調量手段は、前記高圧ＥＧＲ通路（５１）を開閉する高圧ＥＧＲバルブ（５２）を備え、
    前記作動制御手段（７）は、前記併用領域において前記高圧ＥＧＲバルブ（５２）の開度が所定値以下になったときに、前記高圧ＥＧＲバルブ（５２）を全閉位置に制御するとともにフィードバック制御の対象を前記低圧ＥＧＲ調量手段（２３、６３）に切り替えることを特徴とする内燃機関用排気ガス浄化装置。
  2. 吸入空気を加圧するターボ過給機（３）を備える内燃機関（１）に搭載されるものであって、
    排気系における前記ターボ過給機（３）のタービン（３２）よりも上流から分岐して吸気系における前記ターボ過給機（３）のコンプレッサ（３１）よりも下流に排気ガスを循環させる高圧ＥＧＲ通路（５１）と、
    この高圧ＥＧＲ通路（５１）を介して循環される排気ガスの流量を制御する高圧ＥＧＲ調量手段（５２）と、
    前記排気系における前記タービン（３２）よりも下流から分岐して前記吸気系における前記コンプレッサ（３１）よりも上流に排気ガスを循環させる低圧ＥＧＲ通路（６１）と、
    この低圧ＥＧＲ通路（６１）を介して循環される排気ガスの流量を制御する低圧ＥＧＲ調量手段（２３、６３）と、
    前記高圧ＥＧＲ調量手段（５２）および前記低圧ＥＧＲ調量手段（２３、６３）の作動を制御する作動制御手段（７）とを備え、
    この作動制御手段（７）は、前記高圧ＥＧＲ通路（５１）および前記低圧ＥＧＲ通路（６１）を介して排気ガスを循環させる併用領域では、前記高圧ＥＧＲ調量手段（５２）をフィードバック制御するとともに前記低圧ＥＧＲ調量手段（２３、６３）をオープン制御し、前記低圧ＥＧＲ通路（６１）のみを介して排気ガスを循環させる低圧ＥＧＲ領域では、前記低圧ＥＧＲ調量手段（２３、６３）をフィードバック制御し、
    前記低圧ＥＧＲ調量手段は、前記低圧ＥＧＲ通路（６１）を開閉する低圧ＥＧＲバルブ（６３）を備え、
    前記作動制御手段（７）は、前記低圧ＥＧＲ領域において前記低圧ＥＧＲバルブ（６３）の開度が所定値以上になったときに、フィードバック制御の対象を前記高圧ＥＧＲ調量手段（５２）に切り替えることを特徴とする内燃機関用排気ガス浄化装置。
  3. 吸入空気を加圧するターボ過給機（３）を備える内燃機関（１）に搭載されるものであって、
    排気系における前記ターボ過給機（３）のタービン（３２）よりも上流から分岐して吸気系における前記ターボ過給機（３）のコンプレッサ（３１）よりも下流に排気ガスを循環させる高圧ＥＧＲ通路（５１）と、
    この高圧ＥＧＲ通路（５１）を介して循環される排気ガスの流量を制御する高圧ＥＧＲ調量手段（５２）と、
    前記排気系における前記タービン（３２）よりも下流から分岐して前記吸気系における前記コンプレッサ（３１）よりも上流に排気ガスを循環させる低圧ＥＧＲ通路（６１）と、
    この低圧ＥＧＲ通路（６１）を介して循環される排気ガスの流量を制御する低圧ＥＧＲ調量手段（２３、６３）と、
    前記高圧ＥＧＲ調量手段（５２）および前記低圧ＥＧＲ調量手段（２３、６３）の作動を制御する作動制御手段（７）とを備え、
    この作動制御手段（７）は、前記高圧ＥＧＲ通路（５１）および前記低圧ＥＧＲ通路（６１）を介して排気ガスを循環させる併用領域では、前記高圧ＥＧＲ調量手段（５２）をフィードバック制御するとともに前記低圧ＥＧＲ調量手段（２３、６３）をオープン制御し、前記低圧ＥＧＲ通路（６１）のみを介して排気ガスを循環させる低圧ＥＧＲ領域では、前記低圧ＥＧＲ調量手段（２３、６３）をフィードバック制御し、
    前記低圧ＥＧＲ調量手段は、前記低圧ＥＧＲ通路（６１）を開閉する低圧ＥＧＲバルブ（６３）と、前記吸気系または排気系を開閉して前記低圧ＥＧＲ通路（６１）の前後差圧を変化させる差圧発生手段（２３）とを備え、
    前記作動制御手段（７）は、前記低圧ＥＧＲ領域では前記低圧ＥＧＲバルブ（６３）をフィードバック制御するとともに、フィードバック制御の対象を前記高圧ＥＧＲ調量手段（５２）から前記低圧ＥＧＲバルブ（６３）に切り替えるときの第１所定期間は、前記差圧発生手段（２３）の開度を通常時よりも閉じ側に制御することを特徴とする内燃機関用排気ガス浄化装置。
  4. 前記作動制御手段（７）は、フィードバック制御の対象を前記高圧ＥＧＲ調量手段（５２）から前記低圧ＥＧＲ調量手段（２３、６３）に切り替えるときに、第２所定期間はフィードバック制御を禁止することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の内燃機関用排気ガス浄化装置。
  5. 前記第２所定期間は、所定時間であることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関用排気ガス浄化装置。
  6. 前記低圧ＥＧＲ調量手段は、前記吸気系または排気系を開閉して前記低圧ＥＧＲ通路（６１）の前後差圧を変化させる差圧発生手段（２３）を備え、
    前記第２所定期間は、前記差圧発生手段（２３）の開度が所定開度範囲にある間であることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関用排気ガス浄化装置。
  7. 前記第１所定期間は、所定時間であることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関用排気ガス浄化装置。
  8. 前記作動制御手段（７）は、通常時における前記差圧発生手段（２３）の開度を求めるための第１のスロットル開度特性と、前記所定の期間における前記差圧発生手段（２３）の開度を求めるための第２のスロットル開度特性とを記憶し、
    前記第１所定期間は、前記第２のスロットル開度特性を使用開始後、前記低圧ＥＧＲバルブ（６３）の開度が所定開度以上変化するまでの間であることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関用排気ガス浄化装置。
  9. 内燃機関（１）の排気系から分岐して吸気系に排気ガスを循環させる高圧ＥＧＲ通路（５１）と、
    前記高圧ＥＧＲ通路（５１）を開閉する高圧ＥＧＲバルブ（５２）と、
    前記排気系における前記高圧ＥＧＲ通路（５１）よりも下流側から分岐して前記吸気系に排気ガスを循環させる低圧ＥＧＲ通路（６１）と、
    前記低圧ＥＧＲ通路（６１）を開閉する低圧ＥＧＲバルブ（６３）と、
    前記高圧ＥＧＲバルブ（５２）および前記低圧ＥＧＲバルブ（６３）の作動を制御する作動制御手段（７）とを備え、
    この作動制御手段（７）は、前記高圧ＥＧＲ通路（５１）および前記低圧ＥＧＲ通路（６１）を介して排気ガスを循環させる併用領域では、前記高圧ＥＧＲバルブ（５２）および前記低圧ＥＧＲバルブ（６３）のうち一方をフィードバック制御するとともに他方をオープン制御し、
    前記作動制御手段（７）は、前記高圧ＥＧＲバルブ（５２）および前記低圧ＥＧＲバルブ（６３）の開度と排気ガス循環量との関係を定義した開度・流量対照情報を記憶しており、前記高圧ＥＧＲバルブ（５２）および前記低圧ＥＧＲバルブ（６３）のオープン制御時の目標開度を目標排気ガス循環量に基づいて前記開度・流量対照情報から求め、
    前記作動制御手段（７）は、前記開度・流量対照情報として、前記高圧ＥＧＲバルブ（５２）および前記低圧ＥＧＲバルブ（６３）の開度の初期値を前記内燃機関（１）の所定運転条件毎に記憶しており、前記高圧ＥＧＲバルブ（５２）および前記低圧ＥＧＲバルブ（６３）のうちフィードバック制御中のＥＧＲバルブの開度の初期値と実開度との偏差またはフィードバック補正量を求め、この偏差またはフィードバック補正量と前記開度・流量対照情報とに基づいて前記高圧ＥＧＲバルブ（５２）および前記低圧ＥＧＲバルブ（６３）のオープン制御時の目標開度を求めることを特徴とする内燃機関用排気ガス浄化装置。
  10. 前記作動制御手段（７）は、前記併用領域では前記高圧ＥＧＲバルブ（５２）をフィードバック制御することを特徴とする請求項９に記載の内燃機関用排気ガス浄化装置。
  11. 排気ガス中の排気微粒子を捕集する捕集器（４４）を前記排気系に備え、前記低圧ＥＧＲ通路（６１）は前記捕集器（４４）よりも下流側から分岐していることを特徴とする請求項９または１０に記載の内燃機関用排気ガス浄化装置。
  12. 前記作動制御手段（７）は、前記高圧ＥＧＲバルブ（５２）および前記低圧ＥＧＲバルブ（６３）のうち一方のＥＧＲバルブの開度が全閉のときに、他方のＥＧＲバルブの実開度と実排気ガス循環量との関係を求めて、他方のＥＧＲバルブに関する前記開度・流量対照情報を補正することを特徴とする請求項９ないし１２のいずれか１つに記載の内燃機関用排気ガス浄化装置。
  13. 前記作動制御手段（７）は、前記内燃機関（１）の燃焼室（１２）に吸入される総吸入ガス量から吸気量を減算して、前記実排気ガス循環量を算出することを特徴とする請求項１２に記載の内燃機関用排気ガス浄化装置。
  14. 前記作動制御手段（７）は、前記内燃機関（１）の回転数、吸気圧、および吸気温度に基づいて、前記総吸入ガス量を算出することを特徴とする請求項１３に記載の内燃機関用排気ガス浄化装置。
  15. 前記作動制御手段（７）は、前記高圧ＥＧＲバルブ（５２）および前記低圧ＥＧＲバルブ（６３）のうち一方のＥＧＲバルブの開度が全閉で、且つ他方のＥＧＲバルブがフィードバック制御されているときに、その他方のＥＧＲバルブの実開度と実排気ガス循環量との関係を求めることを特徴とする請求項９ないし１４のいずれか１つに記載の内燃機関用排気ガス浄化装置。
  16. 前記作動制御手段（７）は、前記高圧ＥＧＲバルブ（５２）および前記低圧ＥＧＲバルブ（６３）のうち一方のＥＧＲバルブの開度が全閉で、且つ他方のＥＧＲバルブがフィードバック制御されているときに、その他方のＥＧＲバルブの実開度と実排気ガス循環量との関係を求め、前記他方のＥＧＲバルブがオープン制御に移行したときに前記他方のＥＧＲバルブに関する前記開度・流量対照情報を補正することを特徴とする請求項９ないし１４のいずれか１つに記載の内燃機関用排気ガス浄化装置。
  17. 前記作動制御手段（７）は、前記高圧ＥＧＲ通路（５１）を介して循環される排気ガスの流量が正常流量範囲外の場合は、前記高圧ＥＧＲバルブ（５２）の異常と判定し、前記低圧ＥＧＲ通路（６１）を介して循環される排気ガスの流量が正常流量範囲外の場合は、前記低圧ＥＧＲバルブ（６３）の異常と判定することを特徴とする請求項９ないし１６のいずれか１つに記載の内燃機関用排気ガス浄化装置。
  18. 前記作動制御手段（７）は、前記高圧ＥＧＲバルブ（５２）および前記低圧ＥＧＲバルブ（６３）のうち異常と判定したＥＧＲバルブの制御を中止し、異常と判定されてないＥＧＲバルブをフィードバック制御することを特徴とする請求項１７に記載の内燃機関用排気ガス浄化装置。
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